VLSI Design ?· VLSI Design: Introduction 1 VLSI Design Introduction ... Quiz Which of the ... Control…

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  • 1VLSI Design: Introduction

    VLSI DesignIntroduction

    Frank Sill TorresUniversidade Federal de Minas Gerais (UFMG), Brazil

  • 2VLSI Design: Introduction

    Estudo de projeto avanado de circuitos integradosem muito larga escala (VLSI)

    Assuntos: Fluxo de projeto

    Tecnologia de Processo CMOS e transistor MOS

    Mtodos de Projeto

    Atraso, Consumo

    Logica combinatria e sequencial

    Interconexes, memria, somadores

    Confiabilidade e Testes

    Ferramentas

    Objetivos do curso

  • 3VLSI Design: Introduction

    N. Weste, D. Harris: CMOS VLSI Design: A Circuits and Systems Perspective (4th Edition), Addison Wesley.

    C. Saint, J. Saint: IC Layout Basics: A Practical Guide, McGraw-Hill, 2001;

    C. Saint, J. Saint: IC Mask Design: Essential Layout Techniques, McGraw-Hill, 2002.

    Bibliografia Bsica

  • 4VLSI Design: Introduction

    Pergunte, se voc no entende alguma coisa! Baseado no assunto

    Baseado na articulao

    Pagina da disciplina: minhaufmg.br (ambiente moodle)

    Para mais perguntas e/ou pessoas tmidas: E-mail: franksill@ufmg.br

    At 31/Mar/18

    Tel.: 3409-3454

    Escritrio: EE - Bloco I - sala 2630

    Comunicao

  • 5VLSI Design: Introduction

    Aulas expositivas Slides (pdf) no ambiente Moodle

    Apresentao de exemplos em sala de aula

    Material para atividades em laboratrio no ambiente Moodle

    Desenvolvimento de projetos em laboratrio

    5

    Dinmica do curso

  • 6VLSI Design: Introduction

    Dia Horrio Sala19/03 (2) 16h00 19h30 241921/03 (4) 13h00 19h30 2418B26/03 (2) 16h00 19h30 241928/03 (4) 16h00 19h30 2418B

    Aulas Presenciais

    Vdeo aulas

    Cada 2 semanas uma aula

    01/Abril 30/Junho

    Moodle

    Laboratrio

    (provavelmente) pelo servidor e ssh

  • 7VLSI Design: Introduction

    01 prova + nota de projeto final (PRO) + Atividades moodle (MOO) Prova: 40 pontos Projeto Final: 40 pontos Atividades moodle: 20 pontos Consulte as datas das provas no documento com o planejamento

    das aulas

    Nota final (NF):

    Avaliao

    1NF = P PRO MOO+ +

    7

  • 9VLSI Design: Introduction

    reas da Microeletrnica

    Os trs reas principais da microeletrnica

    Processos e dispositivos

    Circuitos

    Sistemas

    Viso Geral

  • 10VLSI Design: Introduction

    reas da Microeletrnica

    Todas as atividades relacionadas fabricaode circuitos integrados (Litografia, Etching, IonImplantation,)

    Projeto de novos dispositivos transistores (Bulk-CMOS, SOI, FinFet,)

    Trabalhos com matrias para semicondutores

    Sistemas eletromecnicos micromtricos (MEMS), por exemplo: Microfone do iPhone5

    Microlentes

    Micromotores

    Processos/Dispositivos

    Catraca como MEMS(memx.com)

    Sala limpa - UFMG

  • 11VLSI Design: Introduction

    reas da Microeletrnica

    Projeto de circuitos integrados analgicos

    Projeto de portas lgicas

    Projeto de sensores e atuadoresintegrados

    Projeto de circuitos mistos(conversores, ...)

    Projeto de circuitos de radiofrequncia (RF)

    Circuitos

    Pixel ativo para cmera digital (OptMAlab)

    high-Vth/Tox

    low-Vth/Tox

    Porta lgica com baixo consumo (OptMA/ART)

  • 12VLSI Design: Introduction

    reas da Microeletrnica

    Projeto de sistemas integrados

    Sistemas integrados de aplicao especfica (ASIC)

    Processadores

    Sistemas em Chip (SoC)

    Digital / Anlogo / Sinal-Misto

    Projeto de blocos de propriedade intelectual (IP)

    Projetos com FPGAs

    Sistemas

    Copyright: ELV.de

  • 13VLSI Design: Introduction

    Quiz

    Which of the following areas doesnt belong to microelectronics?A. Processes and Devices

    B. Integrated Systems

    C. Operating System

    D. Circuits

    What is a mixed-signal design?A. Mixture of hardware and software

    B. Mixture of analog and digital blocks in the same design

    C. Mixture of transistors and MEMS devices

    D. Mixture of FPGA and ASIC

  • 14VLSI Design: Introduction

    Quiz

    Which of the following areas doesnt belong to microelectronics?A. Processes and Devices

    B. Integrated Systems

    C. Operating System

    D. Circuits

    What is a mixed-signal design?A. Mixture of hardware and software

    B. Mixture of analog and digital blocks in the same design

    C. Mixture of transistors and MEMS devices

    D. Mixture of FPGA and ASIC

  • 15VLSI Design: Introduction

    Tendncias

  • 16VLSI Design: Introduction

    Tendncias

    Predio anunciada por Gordon Moore em 1965

    Tecnologia de semicondutores vo dobrar a efetividade cada 18 meses (corr. para 24)

    Nveis de Integrao:

    SSI: 10 clulas

    MSI: 1000 clulas

    LSI: 10.000 clulas

    VLSI: > 10k clulas

    A Lei de Moore

    16151413121110987654321

    Log2

    ofth

    eN

    umbe

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    Com

    pone

    nts

    Per

    Inte

    grat

    edFu

    nctio

    n

    Year

    1959

    1960

    1961

    1962

    1963

    1964

    1965

    1966

    1967

    1968

    1969

    1970

    1971

    1972

    1973

    1974

    1975

    YearFonte: Moore, 1965

    Log 2

    de n

    umer

    o de

    tran

    sisto

    res

    para

    cad

    a fu

    no

    inte

    grad

    a

  • 17VLSI Design: Introduction

    TendnciasA Lei de Moore

    Source: Moore, ISSCC 2003

  • 18VLSI Design: Introduction

    0

    300

    600

    900

    1200

    1500

    1800

    2100

    2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014

    # Tr

    ansi

    stor

    s (M

    ill.)

    Year

    Sandy Bridge995 Mill.

    Northwood55 Mill.

    Prescott125 Mill.

    Yonah151 Mill.

    Wolfdale410 Mill.

    Ivy Bridge1860 Mill.

    Broadwell1300 Mill.

    TendnciasTecnologias Reais

  • 19VLSI Design: Introduction

    Tendncias

    1 m10 cm1 cm1 mm100 m10 m100 nm

    22 nm-TransistorFonte: Intel

    Source: Spektrum der Wissenschaften

    Dimenses atuais

  • 20VLSI Design: Introduction

    Tendncias

    Fbrica:

    Fabricao, encapsulamento e teste

    Muito caro (p.e. Intel 14nm - USD 5 Billion, GlobalFoundries28nm USD 4.6 Billion, fonte: Wikipedia)

    Fabricao

    CEITEC S.A., Rio Grande do Sul(Work in Progress, 0.6 um)

  • 21VLSI Design: Introduction

    Passado Projetistas e fbrica juntos

    Propriedade intelectual da fbrica

    Presente Projetistas e fbrica separados

    Propriedade intelectual fica com projetistas

    TendnciaProjeto de Sistemas Integrados no Presente

  • 22VLSI Design: Introduction

    Quiz

    What means the Moores law?A. The size of a processor increases every 24 months

    B. The size of a transistor increases every 24 months

    C. The amount of transistor per area increases every 24 months

    D. The price of a processor decreases every 24 months

    What is a fundamental change in the microelectronics world in the last decadesA. Today, ICs are designed, fabricated and tested at the same place

    B. Today, each IC is designed, fabricated and tested in different places

    C. Today, ICs can be designed, fabricated and tested in different places

    D. Today, IC designer dont have to be located in the same country as the IC fabrication facility.

  • 23VLSI Design: Introduction

    Quiz

    What means the Moores law?A. The size of a processor increases every 24 months

    B. The size of a transistor increases every 24 months

    C. The amount of transistor per area increases every 24 months

    D. The price of a processor decreases every 24 months

    What is a fundamental change in the microelectronics world in the last decadesA. Today, ICs are designed, fabricated and tested at the same place

    B. Today, each IC is designed, fabricated and tested in different places

    C. Today, ICs can be designed, fabricated and tested in different places

    D. Today, IC designer dont have to be located in the same country as the IC fabrication facility.

  • 24VLSI Design: Introduction

    Projeto de Chip

  • 25VLSI Design: Introduction

    Projetos Digitais Descrio do projeto com

    linguagens de descrio (HDL)

    Elementos menor: portas lgicas

    Aplicaes: Processadores

    Conversores de udio

    Controladores

    Projeto de Chip

    Projetos Analgicos Desenho de circuito como

    esquemtico e layout

    Elementos menor: transistores, capacitores, resistores, ...

    Aplicaes: Amplificadores

    Espelhos de corrente

    Sensores

  • 26VLSI Design: Introduction

    Projeto de Chip - DigitalStandard Designflow

    26

    Textual description of the design

    Mapping of the design onto logic cells

    Floorplanning

    Placement

    Routing

    Synthesis

    VHDL, SystemC

    Planing of basic structure of the chip (Size, I/O, power supply, blocks, )

    Placement of logic cell on chip

    Wiring of logic cells

    Production

    PresenterPresentation NotesAnalogien: Schaltungsbeschreibung = ProgrammierspracheSynthese = Compilierung

    Wiederholte Tests, Verifikation, Prototyping (FPGA) etc.

  • 27VLSI Design: Introduction

    Projeto de Chip - Digital

    Up to 35 years ago: chips developed on drawing board

    End of 80s: Hardware Description Languages (HDL) Verilog - 1985

    VHDL - 1987

    Newest developments

    Object orientated approach

    SystemC

    Task Description

    PresenterPresentation NotesHier so